變頻器應用技術論文:變頻器節能技術的應用與研究，參見範文1。
根據水泵和風機軸功率與轉速的平方成正比的特點，闡述了變頻調速的節能原理，提出水泵和風機應采用變頻技術，降低了成本，延長了設備使用壽命，提高了經濟效益。
變頻器；變頻器；節能；水泵；迷
0簡介
鍋爐是集中供熱的常用設備。通常，由於空氣溫度和負荷的變化，需要對鍋爐燃燒進行調整。傳統調節方式的原理是增加系統阻力，水泵用調節閥控制流量，風機用風門開度控制風量。但在運行中調節閥門和擋板的方式，無論供熱需求如何，水泵和風機都要滿負荷運行，驅動水泵和風機的電機軸功率不會變化，電機消耗的能量也不會降低，實際生產所需的流量壹般遠小於設計最大流量，所以普遍存在。大馬拉小車？現象。鍋爐的這種運行方式不僅損失了能量，還增加了設備損耗，導致設備使用壽命縮短，維護維修費用高。將變頻調速技術應用於水泵(或風機)的控制，代替閥門(或擋板)控制，在控制過程中不增加管道阻力的情況下，可以提高系統的效率。變頻調速可以使電機根據負載的變化自動平滑地增減，實現電機的無級變速。變頻調速範圍廣，精度高，是電機最理想的調速方式。如果將水泵、風機的非調速電機改造成變頻調速電機，其耗電量可以隨負載而變化，從而節省大量電能。
1變頻器應用於水泵和風機的節能原理
圖1為水泵(風機)的H-Q關系曲線。在圖1中，曲線R2是水泵(風機)在給定轉速下滿載，閥門(擋板)全開時的阻力特性曲線；曲線R1為閥門(擋板)在部分負荷下部分開啟時的阻力特性曲線；曲線H(n1)和H(n2)代表不同轉速下的Q=f(H)曲線。用閥門(擋板)控制時，流量(風)從Q2減小到Q1，阻力曲線從R2移動到R1，升力(風壓)從HA移動到HB。采用速度控制時，H(n2)移動到H(n1)，流量(風)從Q2減小到Q1，升力(風壓)從HA移動到HC。
圖1水泵(風機)H-Q關系曲線
圖2是水泵(風機)的P-Q關系曲線。從圖2可以看出，當流量(風)量為Q1時，閥門(擋板)控制的功率為PB。變頻調速控制的功率是PC。？P=PB-PC是節省的功率。
圖2是水泵(風機)的P-Q關系曲線。
如果不算風扇的效率？，圖中用OHBBQ1的面積表示使用閥門(擋板)時的功耗，用OHCCQ1的面積表示使用調速時的功耗，後者與前者的面積差為HCHBBC，即調速控制的流量(風)比閥門(擋板)控制的流量(風)更節能。
2水泵和風機的節能計算與分析
通常速度n與頻率f成正比，如果電機的運行頻率從50Hz降低到40Hz，其實際速度將降低到額定速度的80%，即實際速度nsn與額定速度NN: NSN = (■) NN = 0.4NN..設k為電機過載系數，則電機額定功率Pn=Kn■■。因此，當電機以40Hz運行時，實際功率為:
psn = Kn■■= K(0.4 nn)3 = 0.064 Kn■■= 0.064 pn
節能率= ■ = ■ = 93.6%
表1電機節能率
熱力公司勝利鍋爐房將電機改為變頻調速，其中:
表2水泵電機在恒速和變速不同情況下測得的數據
根據表2數據，計算壹個采暖期為190天，工業用電單價為0.37元/千瓦時。水泵電機加裝變頻器節約電費:
(11-1.73)?24?190?0.37=15640.344元
表3風機電機在不同恒速和變速條件下測得的數據
根據表3中的數據，勝利車間有五臺鼓風機電機。壹個采暖期按190天計算，工業用電單價為0.37元/千瓦時。加裝變頻器後風機電機節省電費；
(18.5-3.95)?24?190?0.37?5=122743.8元
表4不同恒速和變速條件下引風機電機的測量數據。
根據表4中的數據，勝利車間有五臺鼓風機電機。壹個采暖期按190天計算，工業用電單價為0.37元/千瓦時。引風機電機加裝變頻器後節約電費:
(37-32.9)?24?190?0.37?5 = 34587.6元
綜上所述，勝利車間安裝變頻後，壹個保溫期將節省總電費:
15640.344+122743.8+34587.6 = 172971.744元。
節能效果明顯。
通過以上分析和實際應用，鍋爐水泵和風機采用變頻調速後具有以下優點。
(1)水泵、風機電機工作電流下降，溫升明顯降低，同時機械磨損減少，維護工作量大大減少。
(2)保護功能可靠，消除了電機因過載或單相運行而燒毀的現象，延長了使用壽命，可長期穩定運行。
(3)電機實現軟啟動和平滑無級調速，精度高，調速範圍寬(0-100%)。寬頻率範圍(0-50Hz)。效率可高達(90%-95%)。減少了對電網的影響。
(4)安裝容易，調試方便，操作簡單，維護量少。
(5)節能省電，提高燃煤效率。
(6)變頻器可通過軟件和計算機可編程控制器在線控制，易於實現生產過程的自動控制。
3結論
變頻器的引入可以實現能源的有效利用，避免能源的過度消耗。使用變頻器節能主要是通過改變電機的轉速來控制流量和壓力，從而降低管道阻力，減少半開閥的能量損失。其次，水泵(風機)在變頻下的運行速度明顯低於工頻供電下的運行速度，可以最大限度地減少摩擦帶來的功率損失。最後，變頻技術是壹種先進的現代自動化技術，自動化運行可以增加電力運行的可靠性，節省人力投入，從而達到節約成本的目的。
參考
[1]趙斌，莫桂強。變頻調速器在鍋爐風機節能改造中的應用[J].廣西電力。
[2]吳敏強。泵與風機節能技術問答[M]。北京:中國電力出版社，1998。
[3]梁學藻，蔡澤發。異步電動機的降損節能方法[Z].湖南電力工業局。
變頻器應用技術論文:變頻器技術改造的實踐與應用參見範本二。
摘要:介紹了鍋爐風機電機、補給泵、循環泵電機等設備變頻器技術改造的實例及應用，探討了變頻器調速改造中應註意的壹些技術問題。
自動控制；變頻器；技術改革
1鍋爐的風機電機由變頻器控制。
以DHL 141.57/150/90 aii熱水鍋爐為例。每臺鍋爐配有6臺引風機和6臺鼓風機。每臺電機的主要技術參數如下:
型號容量(KW)電壓(V)額定電流(A)
引風機Y280S4 75 380 139.7
鼓風機Y200L4 30 380 57
變頻器改造前，正常情況下每臺風機的運行數據統計如下:
平均電流最大電流最小電流
引風機142 145 139
鼓風機59 63 57
首先選擇1#5#鍋爐的汽包和引風機進行改造。考慮到風機電機功率設計的配置，選擇功率匹配的變頻器控制電機。變頻器型號為ABB ACS 51001157 a4(引風機)和ZXBP30(鼓風機)，電壓等級為380V。引風機工頻電流由原來的平均值140(A)下降到現在的平均值95-110 (a)，鼓風機工頻電流由原來的平均值57(A)下降到現在的平均值30(A)。節能效果相當顯著，變頻器技術性能完全滿足鍋爐運行工藝要求(主要是風壓、風量、正負風)變頻調速由安裝在鍋爐操作平臺上的啟動、停止、調速開關進行遠程控制，並可與DCS系統接口，通過DCS實現變頻器的速度控制。變頻調速裝置還提供報警指示、故障指示、備用狀態、運行狀態、聯鎖保護等保護信息，以及風機給定轉速值、實際轉速值等必要指示，方便運行人員操作控制。
2補給泵和循環泵電機應由變頻器調節和控制。
以兩臺補給泵和四臺循環泵的實際應用為例，其電機的技術參數如下:
序列號型號功率額定電流
補給泵1#泵Y180M4 18.5 35.9 25
2#泵Y180M4 18.5 35.9 25
循環泵1#泵Y 315m 14 132 237 630
2#泵Y 315m 14 132 237 630
3#泵y 315m 14 132 237 630
4#泵Y2315M4 132 240.4 630
正常補水時泵的出力過大，應急補水時壹臺泵無法滿足用水需求。同時啟動時產量過大，所以連續供水補水效率高，效果好。不僅要考慮其對電機的節能效益，還要考慮生產設備的安全性。逆變器為富士FRN 132 p 11s-4Cx，電壓等級為380V。
為了充分利用變頻器，采用1變頻器實現兩臺電機的速度控制；兩臺補水泵可以變速和恒速兩種模式運行，變頻器同時只能作為壹臺電機的變頻電源，所以每臺電機的啟停必須相互鎖定，由邏輯電路控制，保證可靠切換，出口采用雙投刀切換；兩臺補水泵工作時，壹臺由工頻供電恒速運行，另壹臺由變頻器供電變速運行。同壹個電機的變速和恒速運行被交流接觸器相互鎖定，即變速運行時，恒速不能閉合，如下圖，1c1c2和2c1c2不允許同時閉合；為了保證過程控制的安全可靠，變頻器和兩臺電機的控制、保護和測量單元全部集中在就地控制櫃內，控制調節通過屏蔽信號電纜連接到控制室；
圖1補給水泵電機變頻器接線，虛擬框中增加了3臺變頻器調速改造應註意的壹些技術問題。
鍋爐的安全運行是全隊動力的根本保證。變頻調速裝置雖然可靠，但壹旦出現問題，就要保證鍋爐的安全加熱。因此，有必要實現工頻-變頻運行的切換系統(旁路系統)。在生產過程中，如果手動切換能夠滿足設備運行的技術要求，建議盡量不要選擇自動旁路。對於普通小功率電機，采用雙飛刀作為手動和自動切換手段也是壹種理想的方法。
對於慣性負載較大的電機(如鍋爐引風機)，變頻改造後，要註意風機發生扭曲* * *振動的可能性。在運行中，壹旦發生* * *振動，風扇和驅動電機將嚴重損壞。因此，有必要計算或測量風機電機連接軸系扭振的臨界轉速，並采取相應的技術措施(如設置頻率跳變功能，避開* * *振點，軟連接，在機架上加減振橡膠等。).
采用變頻調速後，如果變頻器長期運行在1/2工頻以下，隨著電機轉速的降低，電機的散熱能力也會降低，電機的發熱量也會減少。所以電機本身的溫度其實是下降的，仍然可以正常運行，不會過熱。
逆變器不能從輸出口反方向送電。在設計電路時必須註意。如補水泵、循環泵變頻器改造接線圖中，要求1c1c2和2c1c2不允許同時合上，這不僅要求電氣二次回路中電氣聯鎖，還要求機械聯鎖，以保證變頻器的安全運行。
低壓變頻器，由於體積小，在改造中更容易選擇安裝位置。在選擇逆變器室的位置時，不僅要考慮與電機設備的距離，還要考慮周圍環境對逆變器運行可能產生的影響。變頻器的安裝和運行環境要求很高。為了使變頻器長期穩定可靠地運行，變頻器安裝間的室內環境溫度應控制在0-40℃之間。如果溫度超過允許值，應考慮配備相應的空調設備。同時，不應有較大的粉塵、腐蝕性或爆炸性氣體、導電粉塵等。室內。
要保證逆變器櫃與車間地面的可靠連接，保證人員和設備的安全。為了防止信號幹擾，最好在控制系統中埋設獨立的接地系統，要求接地電阻不大於4？。到變頻器的信號線必須是屏蔽電纜，屏蔽電纜的壹端要求可靠接地。
隨著電力電子技術的發展，變頻器的技術性能得到了拓寬和提高。在熱電行業中，風機和水泵的負荷較多，充分利用變頻器進行節能改造已經逐漸被大家所接受。對於目前的低壓變頻器來說，投資低，效益高，壹年左右就可以收回投資，所以應用廣泛。隨著國內變頻器的快速發展，變頻器的性價比有了很大的提高，這為利用變頻器進行節能技術改造提供了更廣闊的前景。
參考資料:
[1]王占魁。數百個變頻調速的例子。北京:科學出版社，1999.4。
[2]吳仲之，吳家林人。逆變器應用手冊。北京:機械工業出版社，2002.7
關於變頻器應用技術的論文，參見範文三:變頻調速技術的應用。
調速和制動性能好、效率高、功率因數高、節能效果好、適用範圍廣等優點，被認為是國內外最有前途的調速方式。隨著工業自動化程度的不斷提高和全球能源短缺，變頻器越來越廣泛地應用於冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等行業以及風機、水泵等節能場合，並取得了顯著的經濟效益。近年來，SCR、GTO、IGBT、IG-GT、智能模塊IPM(IntelligentPowerModule)等高壓大電流器件的生產以及並聯和串聯技術的發展和應用，使得高壓大功率逆變器產品的生產和應用成為現實。
關鍵詞:變頻器，控制技術，應用
電力電子技術誕生至今已近50年，對人類文明發揮了巨大作用。近10年來，隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制技術的飛速發展，電氣傳動技術正面臨壹場歷史性的革命，即交流調速取代DC調速，計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。交流電機變頻調速技術是節約電能、改善工藝流程、提高產品質量、改善環境和促進技術進步的主要手段。變頻調速對其有利。
調速和制動性能好，效率高，功率因數高，節能效果好，適用範圍廣等。，被認為是國內外最有前途的調速方式。
1.變頻調速技術的現狀
電氣傳動控制系統通常由三部分組成:電機、控制裝置和信息裝置。電氣傳動可分為調速和非調速兩大類，調速又可分為交流調速和DC調速。不可調速電機由電網直接供電。然而，隨著電力電子技術的發展，越來越多的沒有調速的機器改為調速驅動，以節約電能，提高產品質量，增加產量。例如，在中國，60%的發電量由電動機消耗。因此，調速傳動具有很大的節能潛力，而變頻調速是交流調速的基礎和主要內容。變頻調速技術的出現，使頻率成為壹種可以充分利用的資源。近年來。變頻調速技術已成為交流調速中最活躍、發展最快的技術。
1.1國外現狀
用變頻控制電機速度已經有大約40年的歷史了。然而，變頻調速技術的快速發展是在近十年來，這主要是由以下因素決定的:
1.1的市場需求量很大。
隨著工業自動化程度的不斷提高和全球能源短缺，變頻器越來越廣泛地應用於冶金、機械、石油、化工、紡織、造紙、食品等行業以及風機、水泵等節能場合，並取得了顯著的經濟效益。
1.1.2功率器件發展迅速。
變頻調速技術是以電力電子技術為基礎的。近年來，SCR、GTO、IGBT、IG-GT、智能模塊IPM(智能功率模塊)等高壓大電流器件的生產以及並聯和串聯技術的發展和應用，使得高壓大功率逆變器產品的生產和應用成為現實。在大功率交流電下？在交流變頻(交交變頻)調速技術方面，法國阿爾斯通公司已能為船舶推進系統提供單臺容量為30000kW的電氣傳動設備。在大功率無換向器電機變頻調速技術方面，意大利ABB公司為抽水蓄能電站提供了單機容量60000kW的設備；在中功率變頻調速技術方面，德國西門子公司Simovert A電流型晶閘管變頻調速設備單機容量為10-2600kVA，Simovert PGTOPWM變頻調速設備單機容量為100-900kVA，其控制系統已完全數字化，用於電機風車、風機、水泵驅動；在小功率變頻調速技術方面，日本富士BJT變頻器最大單機容量可達700kVA，IGBT變頻器已形成系列產品，其控制系統已完全數字化。
IPM比IGBT晚兩年左右投入應用，因為IPM包括1GBT芯片和外圍驅動、保護電路，有的甚至集成了光耦，所以是比較合適的集成功率器件。目前，在模塊額定電流10-600A範圍內，壹般變頻器有采用IPM的趨勢。經濟型IPM除了廣泛應用於工業變頻器之外，近年來在壹些民用產品中也有應用，如家用空調變頻器、冰箱變頻器、洗衣機變頻器等。IPM也在向更高層次發展。日本三菱電機最新研發的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦，而是可以通過內部自舉電路由單電源供電，並采用低電感的封裝技術，離實現系統的小型化、專業化、高性能、低成本更近了壹步。
1.1.3控制理論與微電子技術支持
在現代自動化控制領域，以現代控制論為基礎，融合了模糊控制、專家控制、神經控制等新的控制理論，為高性能變頻調速提供了理論基礎。16位和32位高速微處理器、信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)的迅速發展，為實現變頻調速的高精度和多功能提供了硬件手段。
1.2國內狀態
總體來看，我國電傳動系統制造技術水平落後國際先進水平10-15年。在大功率交交、無換向器電機等變頻技術方面，國內只有少數科研單位有能力制造，但在數字化和系統可靠性方面與國外還有相當大的差距。然而，該領域的產品需求很大，如抽水蓄能電站的啟動和運行、大容量風機、壓縮機和軋機驅動裝置以及礦井提升機。在中小頻率技術中，國內學者對變頻理論做了大量的基礎研究。早在20世紀80年代，矢量控制理論就已被成功引入。針對交流電機多變量、強耦合、非線性的特點，采用線性解耦和非線性解耦的方法，探討交流電機變頻調速的控制策略。
90年代，隨著高性能單片機和數字信號處理技術的使用，國內學者緊跟國外最新的控制策略，根據交流電機的感應特性，采用了高次諧波註入SPWM和空間磁通矢量PWM。控制算法采用模糊控制，利用神經網絡理論在線觀測感應電機的轉子電阻、磁鏈和轉矩，為實現無速度傳感器交流變頻調速系統做了有益的基礎研究。在新型電力電子器件的應用中，由於采用了GTR、GTO、IGBT、IPM等全控器件，中小功率主變流電路大大簡化，大功率SCR、GTO、IGBT、IGCT的並聯和串聯技術使高壓大電流逆變器產品的生產和應用成為現實。在控制器件方面，實現了從16位單片機到32位DSP的應用。國內學者壹直致力於變頻調速新型控制策略的研究，但由於半導體功率器件和DSP器件依賴進口，逆變器制造成本高，無法產業化，無法與國外知名品牌競爭。國內幾乎所有產品都是普通V/f控制，只有少數樣機采用矢量控制。品種和質量不能滿足市場需求，每年需要進口大量高性能變頻器。
所以國內交流變頻調速技術的產業情況如下:(1)變頻器控制策略的基礎研究與國外相差不遠。(2)變頻器整機技術落後。國內很多單位雖然投入了壹定的人力物力，但由於力量分散，沒有形成壹定的技術和生產規模。(3)逆變器產品用半導體功率器件的制造幾乎是空白。(4)相關配套產業和行業落後。(5)產銷量少，可靠性和工藝水平低。
2.變頻調速技術的未來發展方向
變頻調速技術主要向兩個方向發展:壹是實現高功率因數、高效率、無諧波幹擾，發展高電磁兼容性？綠色家電？；二是開拓變頻器應用的深度和廣度。隨著變頻器應用領域的不斷發展，變頻調速技術在壹國國民經濟中的重要性將越來越明顯。可以預期，現代控制理論和人工智能技術在變頻調速技術中的應用和普及，將賦予其更強的生命力和更高的技術含量。其發展方向有以下幾項:(1)實現高層控制；(2)開發清潔電能轉換器；(3)減小設備的尺寸；(4)高速數字控制；(5)仿真和計算機輔助設計技術。紙質測試。
變頻調速技術的應用
縱觀變頻調速技術在國內的應用，總的來說是壹個從實驗到實踐，從零星到大規模，從輔助系統到生產裝置，從單純考慮節能到全面提升工藝水平，從手動控制到自動控制，從低壓中小容量到高壓大容量的過程，壹句話，從低級到高級的論文測試。我國是能源消耗大國，60%的發電量由電機消耗。據有關統計，我國風機、水泵、空壓機約有4200萬臺，裝機容量約為1.1.000億千瓦。但實際工作效率只有40%-60%，功率損耗占總發電量的40%。經驗表明，應用變頻調速技術可以節約電能。
相關資料顯示，我國火電廠的泵和風機共有八種，總容量為12829MW，年總用電量為450。兩億千瓦時。還有總容量約391.3 MW的泵和風機需要節能改造。改造後，預計年節電可達25。紙質測試。69億千瓦時；冶金企業也是中國的能源消耗大戶，單位產品能耗比日本高3倍，比法國高4.5倍。9倍，印度1。9倍，冶金企業大量使用風機和水泵，實施變頻改造不僅可以大大節電，還可以提高產品質量。
參考
[1]何清華，陳道兵。變頻器常見故障的處理及日常維護[J].逆變器世界，2009，(04)。
龍卓敏，羅雪蓮。矩陣變頻調速系統的抗幹擾設計[J].逆變器世界，2009，(04)。
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